Главная / Технологии / Пять технологий Mars Rover: уже завтра в вашем авто

Пять технологий Mars Rover: уже завтра в вашем авто

Пять технологий Mars Rover: уже завтра в вашем авто

Системы GPS стали незаменимыми для навигации от пресловутой точки А к точке Б. Монитор давления в шинах, необходимый для всех новых транспортных средств, был создан для космических программы, чтобы преобразовывать уровни давления воздуха в электрические сигналы, которые можно было бы прочитать, с помощью компьютера. Nissan, для разработки нового водительского сиденья, использовал исследования NASA шарнирных сидений в невесомости.

Технологии, которые разрабатывались специально для космоса, со временем становятся необъемлемой частью повседневной автожизни. Обратим внимание на пять технологий использованных в марсоходе, которые с наибольшей вероятностью можно будет увидеть в ближайшие годы на дорогах и в автомобилях.

Искусственный интеллект

«Мозг» искусственного интеллекта марсохода разработан с использованием передовых нейронных сетей и алгоритмов глубокого обучения, которые позволяют им преодолевать труднопроходимую местность Марса без инструкций со стороны Центра управления полетами.Это очень важно, так как сигналы достигают красной планеты с Земли примерно за 25 минут, и наоборот.Это также важно для автономных автомобилей завтрашнего дня, поскольку дает им возможность самостоятельно принимать решения в отношении навигации в реальном времени и избегать столкновений с другими транспортными средствами и пешеходами.

Пять технологий Mars Rover: уже завтра в вашем авто

Процессор. Радиационно-стойкий центральный процессор с архитектурой PowerPC 750: BAE RAD 750. Работает на скорости до 200 мегагерц, что в 10 раз превышает скорость компьютеров марсоходов Spirit и Opportunity

Объем памяти.2 гигабайта флеш-памяти (~ в 8 раз больше, чем у Spirit или Opportunity). 256 мегабайт динамической оперативной памяти. 256 килобайт электрически стираемой программируемой постоянной памяти

Доплеровский лидар

Поскольку посадка марсохода на Марс в лучшем случае затруднена, NASA разработал усовершенствованный вариант доплеровского лидара, который будет направлять три непрерывных лазерных луча на поверхность.Система измеряет с предельной точностью, сколько времени требуется для отражения лучей и затем применяет эффект Доплера в трехмерном пространстве для безопасного продвижения. Эта система вполне может помочь будущим адаптивным системам круиз-контроля и беспилотным транспортным.

Пять технологий Mars Rover: уже завтра в вашем авто

Небьющиеся шины

Поскольку красная планета находится далеко за пределами зоны действия ЦУП, невозможно заменить изношенную или поврежденную шину марсохода на пересеченной местности Марса.Таким образом, NASA разработало набор шин с улучшенной памятью формы, который позволяет им возвращаться к исходному профилю после преодоления колеи и скал.Он также легче, безопаснее и, в конечном итоге, устойчив к проколам, и мы могли хорошо видеть технологию, используемую для того, чтобы наши автомобили в какой-то момент продолжали двигаться.

Пять технологий Mars Rover: уже завтра в вашем авто

Марсоход Perseverance имеет шесть колес, каждое со своим индивидуальным двигателем. Два передних и два задних колеса также имеют индивидуальные двигатели рулевого управления.Эта способность рулевого управления позволяет автомобилю поворачиваться на месте на полные 360 градусов.Управление четырьмя колесами также позволяет марсоходу отклоняться и поворачивать, делая повороты по дуге.

Смазочные материалы для ремонта износа

Как замена шины, нет возможности заменить марсоход на Марсе.С этой целью NASA применило суперсмазку, способную выдержать суровые условия содержания транспортных средств в рабочем состоянии в неблагоприятных условиях.Решением была смазка, содержащая алмазоподобные наночастицы, которые не только помогают предотвратить износ, но и создают обратный эффект.

Летающие машины

На Земле, уже находится в разработке несколько летающих автомобилей с пропеллером. Perseverance — это первый марсоход, в котором есть развертываемый вертолет, прикрепленный к его нижней части.Хотя сам марсоход не поднимется в воздух, устройство будет использоваться для проверки возможности полета в разреженном марсианском воздухе.

Пять технологий Mars Rover: уже завтра в вашем авто

Вертолет Perseverance:

  • Весит 1,8 кг
  • Работает на солнечной энергии и заряжается самостоятельно.
  • Обменивается данными с Perseverance по беспроводной сети, оставаясь в радиусе 1 км от марсохода.Затем марсоход связывается с орбитальными аппаратами-ретрансляторами, которые отправляют сигнал обратно на Землю.
  • Имеет роторную систему, состоящую из четырех лопастей из углеродного волокна, расположенных в двух 1,2-метровых роторах, вращающихся в противоположных направлениях, со скоростью около 2400 об/мин.
  • Оборудован компьютерами, навигационными датчиками и двумя камерами (цветной и черно-белой).

Первое цветное изображение с высоким разрешением, которое было отправлено обратно камерами Hazcams марсохода NASA Perseverance после его приземления 18 февраля 2021 года.

Пять технологий Mars Rover: уже завтра в вашем авто

Смотрите также

Nissan: гибридная силова установка e-POWER и тепловой КПД 50%

Nissan: гибридная силова установка e-POWER и тепловой КПД 50%

Гибридная установка e-POWER последовательного типа состоит из электромотора и дополнительного бензинового двигателя небольшого объёма, который при необходимости заряжает аккумуляторную батарею. В схеме e-Power движение обеспечивает только электромотор, который мощнее выбранного для машины бензинового.

Последняя разработка Nissan представляет собой следующее поколение гибридной системы e-Power, впервые представленной в 2016 году. В ней бензиновый двигатель используют исключительно для зарядки аккумуляторов системы электропривода.

Тепловой КПД обычного двигателя внутреннего сгорания – минимален, а тепловые потери — значительны.

Nissan: гибридная силова установка e-POWER и тепловой КПД 50%

Nissan(Other)

Nissan заявляет, что e-Power позволяет его двигателям быть более эффективными, потому что они используются только в качестве генератора для аккумулятора. Это позволяет двигателю оставаться в относительно узком диапазоне оборотов двигателя, которые обеспечивают наивысший КПД.

Транспортные средства с обычным двигателем внутреннего сгорания (ДВС) требуют мощности и производительности от двигателя в широком диапазоне скоростей (об/мин) и нагрузок. Это фундаментальное требование означает, что обычные двигатели не могут всегда работать с оптимальной эффективностью. Система e-POWER от Nissan использует бортовой двигатель в качестве специального генератора электроэнергии для электронной трансмиссии. Работа двигателя ограничена его наиболее эффективным диапазоном, регулируя соответствующим образом выработку двигателем электроэнергии и количество электроэнергии, хранящейся в батарее.

Тепловой КПД двигателя— отношение совершённой полезной работы двигателя к энергии, полученной от нагревателя.

Автопроизводители всегда стремятся к повышению эффективности, чтобы их двигатели лучше использовали сжигаемое топливо.Достижение 50-процентной эффективности — это большое дело.

Nissan: гибридная силова установка e-POWER и тепловой КПД 50%

Nissan(Other)

Чтобы получить это, казалось бы, волшебное число, фирма Nissan разработала концепцию STARC, которая увеличивает термический КПД.

«STARC» — аббревиатура слов «strong,», «tumble» и «appropriately stretched robust ignition channel» (сильный, кувыркающийся, надежный канал зажигания с соответствующим удлинением). Эта концепция позволяет повысить термический КПД за счет усиления потока газа в цилиндре (потока топливовоздушной смеси, которая втягивается в цилиндр) и зажигания, сжигая более разбавленную воздушно-топливную смесь при высокой степени сжатия.

Nissan: гибридная силова установка e-POWER и тепловой КПД 50%

Nissan подчеркивает, что для зарождения мощного начального фронта пламени и полного сгорания, важна стабильность и точность потока жидкости через свечу зажигания, особенно для разбавленных смесей и при высоких степенях сжатия (это позволяет повысить эффективность двигателя).
Nissan: гибридная силова установка e-POWER и тепловой КПД 50%
Модель изменения скорости жидкости в цилиндре во время такта сжатия.По словам Nissan, поддержание опрокидывания до конца такта сжатия является ключом к созданию стабильной скорости жидкости через свечу зажигания, что дает c-образный «канал выпуска» зажигания, который в конечном итоге позволяет полностью сжечь разбавленное топливо. смесь без стука.

Nissan заявляет, что в ходе своих внутренних испытаний удалось достичь теплового КПД 43% при использовании рециркуляции выхлопных газов и 50% при работе двигателя на фиксированных оборотах, фиксированной нагрузке и рециркуляции выхлопных газов.

Nissan: гибридная силова установка e-POWER и тепловой КПД 50%

Nissan(Other)

Nissan: гибридная силова установка e-POWER и тепловой КПД 50%

Гибридная установка e-POWER последовательного типа состоит из электромотора и дополнительного бензинового двигателя небольшого объёма, который при необходимости заряжает аккумуляторную батарею. В схеме e-Power движение обеспечивает только электромотор, который мощнее выбранного для машины бензинового.

Последняя разработка Nissan представляет собой следующее поколение гибридной системы e-Power, впервые представленной в 2016 году. В ней бензиновый двигатель используют исключительно для зарядки аккумуляторов системы электропривода.

Тепловой КПД обычного двигателя внутреннего сгорания – минимален, а тепловые потери — значительны.

Nissan: гибридная силова установка e-POWER и тепловой КПД 50%

Nissan(Other)

Nissan заявляет, что e-Power позволяет его двигателям быть более эффективными, потому что они используются только в качестве генератора для аккумулятора. Это позволяет двигателю оставаться в относительно узком диапазоне оборотов двигателя, которые обеспечивают наивысший КПД.

Транспортные средства с обычным двигателем внутреннего сгорания (ДВС) требуют мощности и производительности от двигателя в широком диапазоне скоростей (об/мин) и нагрузок. Это фундаментальное требование означает, что обычные двигатели не могут всегда работать с оптимальной эффективностью. Система e-POWER от Nissan использует бортовой двигатель в качестве специального генератора электроэнергии для электронной трансмиссии. Работа двигателя ограничена его наиболее эффективным диапазоном, регулируя соответствующим образом выработку двигателем электроэнергии и количество электроэнергии, хранящейся в батарее.

Тепловой КПД двигателя— отношение совершённой полезной работы двигателя к энергии, полученной от нагревателя.

Автопроизводители всегда стремятся к повышению эффективности, чтобы их двигатели лучше использовали сжигаемое топливо.Достижение 50-процентной эффективности — это большое дело.

Nissan: гибридная силова установка e-POWER и тепловой КПД 50%

Nissan(Other)

Чтобы получить это, казалось бы, волшебное число, фирма Nissan разработала концепцию STARC, которая увеличивает термический КПД.

«STARC» — аббревиатура слов «strong,», «tumble» и «appropriately stretched robust ignition channel» (сильный, кувыркающийся, надежный канал зажигания с соответствующим удлинением). Эта концепция позволяет повысить термический КПД за счет усиления потока газа в цилиндре (потока топливовоздушной смеси, которая втягивается в цилиндр) и зажигания, сжигая более разбавленную воздушно-топливную смесь при высокой степени сжатия.

Nissan: гибридная силова установка e-POWER и тепловой КПД 50%

Nissan подчеркивает, что для зарождения мощного начального фронта пламени и полного сгорания, важна стабильность и точность потока жидкости через свечу зажигания, особенно для разбавленных смесей и при высоких степенях сжатия (это позволяет повысить эффективность двигателя).
Nissan: гибридная силова установка e-POWER и тепловой КПД 50%
Модель изменения скорости жидкости в цилиндре во время такта сжатия.По словам Nissan, поддержание опрокидывания до конца такта сжатия является ключом к созданию стабильной скорости жидкости через свечу зажигания, что дает c-образный «канал выпуска» зажигания, который в конечном итоге позволяет полностью сжечь разбавленное топливо. смесь без стука.

Nissan заявляет, что в ходе своих внутренних испытаний удалось достичь теплового КПД 43% при использовании рециркуляции выхлопных газов и 50% при работе двигателя на фиксированных оборотах, фиксированной нагрузке и рециркуляции выхлопных газов.

Nissan: гибридная силова установка e-POWER и тепловой КПД 50%

Nissan(Other)

Исключительные свойства оптических волокон нового поколения

Исключительные свойства оптических волокон нового поколения

Исследователи из Саутгемптонского университета и Университета Лаваля, Канада, создали оптические волокна с полой сердцевиной и измерили обратное отражение в них, которое примерно в 10 000 раз меньше, чем у обычных оптических волокон. Данные разработки позволят снизить потери, которые в настоящее время наблюдаются в стандартных стеклянных оптических волокнах.

Оптические волокна из кварцевого стекла традиционно используются для высокоскоростной оптической связи, обеспечивающей работу Интернета и облачных сервисов. Однако, из-за рассеяния света внутри стекла часть мощности теряется в процессе передачи (явление известно, как затухание).

При передаче более коротких длин волн света, ослабление сигнала увеличивается. Таким образом, значительные потери при передаче по оптоволокну ограничивают возможности его использования в случаях, когда требуется передать именно более короткие длины волн света.

В новом исследовании, ученые из Саутгемптонского университета продемонстрировали, что направление света через наполненные воздухом волокна позволяет решить эту проблему.

Исключительные свойства оптических волокон нового поколения

В новых оптических волокнах полая сердцевина окружена множеством тонких стеклянных по-верхностей выбранной толщины, которые действуют как зеркала для определенных длин волн и помогают удерживать свет в полости. Это позволяет снизить потери мощности, которые в настоящее время наблюдаются в стандартных стеклянных волокнах. Предоставлено Саутгемптонским университетом.

Команда исследователей создала полые волокна с потерями, меньшими, чем те, которые достигаются в твердых стеклянных волокнах на технологически важных длинах волн 660, 850 и 1060 нанометров. Направляя свет через наполненные воздухом волокна, исследователи значительно снизили затухание, а также ограничения, которые оно вызывает. Более низкое затухание в волокне, которое направляет свет через воздух, открывает возможности для достижений в квантовой связи, передаче данных и доставке лазерной энергии.

Исключительные свойства оптических волокон нового поколения

Учёным удалось создать опытный образец антирезонансного микроструктурированного све-товода с полой сердцевиной. Изделие обладает нетипичным для волоконной оптики механиз-мом формирования и удержания в сердцевине передаваемого излучения: свет отражается от кварцевых стенок, окружающих полую сердцевину, за счёт явления антирезонанса. Благодаря этому эффекту оптоволокно имеет широкие перспективы применения.

На последующих этапах были разработаны поверхности, имеющие физическую форму, подобную форме вложенных или гнездовых трубок. Конструкция обеспечивала формирование мод (моды — возможные направления распространения луча), которые исследователи направляли через воздушную сердцевину своего волокна. Оригинальность конструкции помогает сохранить яркость испускаемого лазерного света с низкими потерями на распространение (минимизация количества фотонов, теряемых при распространении). Они также сохранили степень поляризации света, необходимую для улучшения существующих сенсорных технологий и эндоскопических устройств. Это важно, поскольку свет, направляемый вдоль волокна, будет распространяться со стабильным распределением и не будет подвергаться изменениям или внешним возмущениям.

Исключительные свойства оптических волокон нового поколения

В отличие от обычного волоконно-оптического кабеля, в котором свет движется через стекло или пластик, пустотелые обладают повышенной скоростью передачи и меньшими потерями сигнала

Исследования улучшенных оптических волокон — ключ к успеху во многих фотонных приложениях. В частности, это улучшит производительность Интернета, который в значительной степени зависит от оптических волокон для передачи данных, где существующие технологии достигают предела своих возможностей.

Проблема измерения сигналов, рассеянных обратно в полых волокнах

У оптического волокна свет, попадающий в него, по мере распространения частично отражается назад, что называется обратным рассеянием. Это обратное рассеяние часто крайне нежелательно, поскольку оно вызывает ослабление сигналов, распространяющихся по оптическому волокну, и ограничивает производительность многих волоконно-оптических устройств, таких как оптоволоконные гироскопы, которые используются для навигации на авиалайнерах, подводных лодках и космических кораблях.

Однако возможность надежного и точного измерения обратного рассеяния может быть полезна также и в других случаях, например, при определении характеристик волоконных кабелей, где обратное рассеяние используется для контроля состояния кабеля и определения местоположения любых разрывов по его длине.

Но последнее поколение вложенных антирезонансных безузловых волокон с полой сердцевиной (NANF) демонстрируют обратное рассеяние, которое настолько низкое, что его было невозможно измерить.

Чтобы решить эту проблему, исследователи Центра исследований оптоэлектроники (ORC) Саутгемптонского университета объединились с коллегами из Центра оптики, фотоники и лазеров (COPL) Университета Лаваля, Квебек.

Они разработали прибор, который позволил измерить чрезвычайно слабые сигналы, рассеянные обратно в полых волокнах. Устройство позволило подтвердить теоретические предсказания о том, что обратное рассеяние на четыре порядка меньше, чем в стандартных полностью стеклянных световодах.

Оптические волокна с полой сердцевиной — новые возможности использования

Новые волокна с полой сердцевиной обладают потенциалом, превосходящим существующие оптические волокна на различных длинах волн, используемых сегодня в оптических технологиях. Они не только имеют более низкое затухание, но и также могут выдерживать высокие интенсивности лазерного излучения, например, необходимые для плавления горных пород и бурения нефтяных скважин, а также для производства совершенных лазеров.

Волокна с полой сердцевиной также могут передавать неискаженные лазерные импульсы с пиковыми уровнями мощности, достаточно высокими, которые было невозможно передавать по стандартным стеклянным волокнам. Кроме того они сохраняют поляризацию света, необходимую для создания более точных датчиков и эндоскопов для визуализации скрытых объектов.

Предлагаемая технология имеет потенциал для использования в более быстрых центрах обработки данных с более короткими задержками для конечного пользователя, более точных гироскопов для межпланетных миссий, более эффективного производства на основе лазеров и многих других.

Исключительные свойства оптических волокон нового поколения

Волокна с полой сердцевиной обеспечат более быстрый и надежный Интернет с большей про-пускной способностью поможет поддерживать высокий уровень онлайн-работы и общения, а также позволит продвинуться дальше в таких областях, как 3D-видеоконференции и вирту-альная реальность.

Исключительные свойства оптических волокон нового поколения

Исследователи из Саутгемптонского университета и Университета Лаваля, Канада, создали оптические волокна с полой сердцевиной и измерили обратное отражение в них, которое примерно в 10 000 раз меньше, чем у обычных оптических волокон. Данные разработки позволят снизить потери, которые в настоящее время наблюдаются в стандартных стеклянных оптических волокнах.

Оптические волокна из кварцевого стекла традиционно используются для высокоскоростной оптической связи, обеспечивающей работу Интернета и облачных сервисов. Однако, из-за рассеяния света внутри стекла часть мощности теряется в процессе передачи (явление известно, как затухание).

При передаче более коротких длин волн света, ослабление сигнала увеличивается. Таким образом, значительные потери при передаче по оптоволокну ограничивают возможности его использования в случаях, когда требуется передать именно более короткие длины волн света.

В новом исследовании, ученые из Саутгемптонского университета продемонстрировали, что направление света через наполненные воздухом волокна позволяет решить эту проблему.

Исключительные свойства оптических волокон нового поколения

В новых оптических волокнах полая сердцевина окружена множеством тонких стеклянных по-верхностей выбранной толщины, которые действуют как зеркала для определенных длин волн и помогают удерживать свет в полости. Это позволяет снизить потери мощности, которые в настоящее время наблюдаются в стандартных стеклянных волокнах. Предоставлено Саутгемптонским университетом.

Команда исследователей создала полые волокна с потерями, меньшими, чем те, которые достигаются в твердых стеклянных волокнах на технологически важных длинах волн 660, 850 и 1060 нанометров. Направляя свет через наполненные воздухом волокна, исследователи значительно снизили затухание, а также ограничения, которые оно вызывает. Более низкое затухание в волокне, которое направляет свет через воздух, открывает возможности для достижений в квантовой связи, передаче данных и доставке лазерной энергии.

Исключительные свойства оптических волокон нового поколения

Учёным удалось создать опытный образец антирезонансного микроструктурированного све-товода с полой сердцевиной. Изделие обладает нетипичным для волоконной оптики механиз-мом формирования и удержания в сердцевине передаваемого излучения: свет отражается от кварцевых стенок, окружающих полую сердцевину, за счёт явления антирезонанса. Благодаря этому эффекту оптоволокно имеет широкие перспективы применения.

На последующих этапах были разработаны поверхности, имеющие физическую форму, подобную форме вложенных или гнездовых трубок. Конструкция обеспечивала формирование мод (моды — возможные направления распространения луча), которые исследователи направляли через воздушную сердцевину своего волокна. Оригинальность конструкции помогает сохранить яркость испускаемого лазерного света с низкими потерями на распространение (минимизация количества фотонов, теряемых при распространении). Они также сохранили степень поляризации света, необходимую для улучшения существующих сенсорных технологий и эндоскопических устройств. Это важно, поскольку свет, направляемый вдоль волокна, будет распространяться со стабильным распределением и не будет подвергаться изменениям или внешним возмущениям.

Исключительные свойства оптических волокон нового поколения

В отличие от обычного волоконно-оптического кабеля, в котором свет движется через стекло или пластик, пустотелые обладают повышенной скоростью передачи и меньшими потерями сигнала

Исследования улучшенных оптических волокон — ключ к успеху во многих фотонных приложениях. В частности, это улучшит производительность Интернета, который в значительной степени зависит от оптических волокон для передачи данных, где существующие технологии достигают предела своих возможностей.

Проблема измерения сигналов, рассеянных обратно в полых волокнах

У оптического волокна свет, попадающий в него, по мере распространения частично отражается назад, что называется обратным рассеянием. Это обратное рассеяние часто крайне нежелательно, поскольку оно вызывает ослабление сигналов, распространяющихся по оптическому волокну, и ограничивает производительность многих волоконно-оптических устройств, таких как оптоволоконные гироскопы, которые используются для навигации на авиалайнерах, подводных лодках и космических кораблях.

Однако возможность надежного и точного измерения обратного рассеяния может быть полезна также и в других случаях, например, при определении характеристик волоконных кабелей, где обратное рассеяние используется для контроля состояния кабеля и определения местоположения любых разрывов по его длине.

Но последнее поколение вложенных антирезонансных безузловых волокон с полой сердцевиной (NANF) демонстрируют обратное рассеяние, которое настолько низкое, что его было невозможно измерить.

Чтобы решить эту проблему, исследователи Центра исследований оптоэлектроники (ORC) Саутгемптонского университета объединились с коллегами из Центра оптики, фотоники и лазеров (COPL) Университета Лаваля, Квебек.

Они разработали прибор, который позволил измерить чрезвычайно слабые сигналы, рассеянные обратно в полых волокнах. Устройство позволило подтвердить теоретические предсказания о том, что обратное рассеяние на четыре порядка меньше, чем в стандартных полностью стеклянных световодах.

Оптические волокна с полой сердцевиной — новые возможности использования

Новые волокна с полой сердцевиной обладают потенциалом, превосходящим существующие оптические волокна на различных длинах волн, используемых сегодня в оптических технологиях. Они не только имеют более низкое затухание, но и также могут выдерживать высокие интенсивности лазерного излучения, например, необходимые для плавления горных пород и бурения нефтяных скважин, а также для производства совершенных лазеров.

Волокна с полой сердцевиной также могут передавать неискаженные лазерные импульсы с пиковыми уровнями мощности, достаточно высокими, которые было невозможно передавать по стандартным стеклянным волокнам. Кроме того они сохраняют поляризацию света, необходимую для создания более точных датчиков и эндоскопов для визуализации скрытых объектов.

Предлагаемая технология имеет потенциал для использования в более быстрых центрах обработки данных с более короткими задержками для конечного пользователя, более точных гироскопов для межпланетных миссий, более эффективного производства на основе лазеров и многих других.

Исключительные свойства оптических волокон нового поколения

Волокна с полой сердцевиной обеспечат более быстрый и надежный Интернет с большей про-пускной способностью поможет поддерживать высокий уровень онлайн-работы и общения, а также позволит продвинуться дальше в таких областях, как 3D-видеоконференции и вирту-альная реальность.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *